CN106865820A - 一种以纳米银茶叶生物碳为滤料的便捷式净水杯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以纳米银茶叶生物碳为滤料的便捷式净水杯。该净水杯包括杯盖、水杯、不锈钢真空保温层、螺纹联结口、手推式加压器、手推式加压器手握横杆、手推式加压器连接竖杆、手推式加压器压板、密封圈、储水器、滤网、一级滤芯、二级滤芯和三级滤芯。本发明具有组装操作简易、可节约成本、便于拆卸随身携带，随装随用，适用于多类环境，以纳米银茶叶生物碳滤料为主，可高效吸附水中微量持久性有机污染物及细菌、微生物与有害重金属、强效杀菌和无毒无害且效果显著，净化过滤速度较快的优点。

Description

一种以纳米银茶叶生物碳为滤料的便捷式净水杯

技术领域

本发明涉及水净化技术领域，具体涉及一种以纳米银茶叶生物碳为滤料的便捷式净水杯。

背景技术

目前公知的针对生活饮用水的中小型净水过滤装置很多，其中主要分为供单位使用和家庭使用这两类。这两类净水器的处理工艺和设备都需要电源，处理水均需要管道输入和输出，这就限定了净水装置的必须在某些固定位置上使用。

近些年来，外出野营、登山等户外活动越来越受欢迎，作为人体必需的水源就显得非常重要，受到人们体力的限制，户外运动爱好者无法携带过多的饮用水。由于缺乏相应的净化过滤装置，人们在野外直接饮用河流、山涧水便无可避免，虽然凭借肉眼去除了一些可见的杂质，但水中仍存在大量的微生物和寄生虫，足以危害人体健康。除此之外，随着社会经济发展与人类活动，野外水环境质量日益下降，工业废水的直接排放导致水体中重金属浓度过高，且水中也存在游离氯和杂质、有机物、杂菌，如若直接饮用容易造成食用者出现腹泻等不良反应，严重的甚至具有致癌性，对肝脏、肾脏功影响极大，危害人们的生命安全。

纳米银茶叶生物碳滤料是在将茶叶制成生物碳，再通过纳米银将其改性，把纳米银负载在茶叶生物碳上，使茶叶生物碳在原来良好的吸附日常饮用水中微量持久性有机污染物(POPs)及细菌、微生物与有害重金属的基础上，将纳米银的对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭的强杀菌效果负载结合，使得纳米银改性后的纳米银茶叶生物碳具有更强更显著的水质净化效果。因此，设计一款以纳米银茶叶生物碳滤料为主，可任意拆卸、便于携带，能在野外使用，能够有效吸附水质中重金属、强效杀菌、无毒无害的净水装置，为人们提供安全的饮用水，具有重要的意义。

传统的野外净水器存在内部净水材料、结构简单，净水效果较低，不能有效去除水中的重金属等有害物质的缺点，且往往不易携带，体积过大，不便于户外运动爱好者。目前，我国已有针对传统野外净水装置进行改进的专利，例如授权公告号CN 203952760U(野外净水杯)，授权公告号CN 204981192 U(运动净水杯)，虽然体积足够大，方便出行者随身携带，但是净水材料过于简陋与简单，这样的净水效果不足以应对如今日益恶化的水体环境。

授权号CN 205773833(多用班排野外净水装置)则在净水方面效果显著，净水段包括净水段包括依次相连的KDF过滤罐、大孔树脂吸附罐、载银活性炭吸附罐、超滤罐和紫外消毒罐。然而，其主体包括长度大于1.8m的自重水管、杆泵和电动水泵，极其不方便户外运动爱好者随身携带，不适用于进行户外运动时使用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的旨在设计一款日常即可充当饮用水杯功能，且既适用于野外又可用于任何环境下，可自由拆卸组装净水滤芯，操作简单，便于随身携带，以纳米银茶叶生物碳滤料为主，可充分吸附水中微量持久性有机污染物(POPs)及细菌、微生物与有害重金属、强效杀菌和无毒无害且净化效果显著的一种以纳米银茶叶生物碳为滤料的便捷式净水杯。

本发明的技术方案如下：

一种以纳米银茶叶生物碳为滤料的便捷式净水杯，包括杯盖、水杯、不锈钢真空保温层、螺纹联结口、手推式加压器、手推式加压器手握横杆、手推式加压器连接竖杆、手推式加压器压板、密封圈、储水器、滤网、一级滤芯、二级滤芯和三级滤芯；

所述便携式净水杯组合顺序从上到下依次为手推式加压器、储水器、一级滤芯、二级滤芯、三级滤芯和水杯主体；所述便携式净水杯组合方式均采用螺纹联结口联结；所述的杯盖和水杯可用于日常生活中饮用水的使用；所述水杯外表面设置有不锈钢真空保温层；所述手推式加压器由手推式加压器手握横杆、手推式加压器连接竖杆和手推式加压器压板组成；所述的手推式加压器压板外圈设有弹性密封圈，能够起到密封效果；所述的储水器与手推式加压器直接进行组配，由于密封圈本身材料具有弹性，手推式加压器可以稳稳地固定在储水器中，对外来水源进行加压，提升净水的速度；所述一级滤芯、二级滤芯和三级滤芯上下面均设有滤网，两层滤网中间分别放置固定各自对应的滤料(石英砂滤料、麦饭石滤料和纳米银茶叶生物碳滤料)。所述的储水器与手推式加压器直接进行组配，由于密封圈本身材料具有弹性，手推式加压器可以稳稳地固定在储水器中，对外来水源进行加压，提升净水的速度。

进一步的，所述的手推式加压器可以拆卸为三个部分(手推式加压器手握横杆、手推式加压器连接竖杆和手推式加压器压板；所述的手推式加压器中的杆件与压板均采用聚乙烯材质。

进一步的，所述净水杯及杯盖采用陶瓷或不锈钢材质；所述储水器的材料为有机玻璃材质；

进一步的，所述滤网采用不锈钢或尼龙材质，筛孔尺寸范围为0.150mm～0.0750mm，对应目数为100目～200目；所述一级滤芯、二级滤芯和三级滤芯外壳均采用聚乙烯材质。

进一步的，所述的一级滤芯采用石英砂滤料；所述的二级滤芯采用麦饭石滤料；所述的三级滤芯采用纳米银茶叶生物碳滤料。其中将纳米银茶叶生物碳滤料作为净化过滤的最后一道防线，纳米银茶叶生物碳滤料是在将茶叶制成生物碳，再通过纳米银将其改性，把纳米银负载在茶叶生物碳上，使茶叶生物碳在原来良好的吸附日常饮用水中微量持久性有机污染物(POPs)及细菌、微生物与有害重金属的基础上，将纳米银的对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭的强杀菌效果负载结合，使得纳米银改性后的纳米银茶叶生物碳具有更强更显著的水质净化效果；水杯中设有不锈钢真空保温层，可对未净化过滤或净化过滤的水进行保温保质；手推式加压器与储水器组配在一起，可通过手动施力压缩空气及待净水源，从而加速水源的净化过滤速度。本发明具有组装操作简易、可节约成本、便于拆卸随身携带，随装随用，适用于多类环境，以纳米银茶叶生物碳滤料为主，可高效吸附水中微量持久性有机污染物(POPs)及细菌、微生物与有害重金属、强效杀菌和无毒无害且效果显著，净化过滤速度较快的优点。

本发明的有益效果和显著优点：

(1)本发明与传统的野外净水器相比，它本身是通过手推式加压器、储水器、滤芯和水杯组合而成，各个部分均可以进行拆卸组装，其中手推式加压器更是可以拆卸成三部分(手推式加压器手握横杆、手推式加压器连接竖杆和手推式加压器压板)，其可拆卸式及组装性，可将净水器放置在随身背包中，方便携带，在进行户外运动时可以随时拿出来使用，而不是成为一种累赘与负担。

(2)本发明采用了三级滤芯来净化水质，一级滤芯采用石英砂滤料，主要负责过滤到水中的泥沙及悬浮物，二级滤芯采用麦饭石滤料，初步吸附固定水中有害的重金属离子，如铬、铜、镉、砷等，吸附水中的残氯(如自来水中的氯)；三级滤芯采用纳米银茶叶生物碳滤料，将三级滤芯纳米银茶叶生物碳作为净化的最后一道防线，纳米银茶叶生物碳滤料是一种新型的滤料，在茶叶生物碳的基础上负载纳米银，使其在高效吸附日常饮用水中微量持久性有机污染物(POPs)及细菌、微生物与有害重金属的同时，具有优良的杀菌，对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，且防腐防臭。其中滤芯可以进行清洗、替换或增加多级滤芯，可以根据自己需要组合多级滤芯，使净化效果更佳。

(3)本发明过滤过程简单方便并且为纯机械，随装随用，可以适应各式各样的环境，不受环境限制，特别适合在条件艰苦的户外使用。

(4)本发明的各个部件均可以进行替换，例如手推式加压器的竖杆或横杆丢失和损坏了，可以进行购买对应部件进行更换，且各级滤芯可以通过拆卸掉固定的滤网来进行清洗，待滤芯效果减退再重新购买替换，大大地节约了成本。

(5)本发明组装过程简单，单人即可完成组装，且各部件材质均采用轻质的材料，最大限度减轻了负重的压力。

附图说明

图1为本发明净水杯结构示意图；

图2为本发明滤芯结构示意图；

图3为本发明未组合的净水杯结构示意图(带杯盖)；

图4为本发明手推式加压器及储水器结构示意图；

图5为本发明净水杯主体剖切结构示意图；

图6为本发明手推式加压器及储水器剖切示意图；

图7为本发明滤芯剖切结构示意图；

图中各个部件如下：杯盖1、水杯2、不锈钢真空保温层2-1、螺纹联结口3、手推式加压器4、手推式加压器手握横杆4-1、手推式加压器连接竖杆4-2、手推式加压器压板4-3、储水器5、滤网6、一级滤芯7、石英砂滤料7-1、二级滤芯8、麦饭石滤料8-1、三级滤芯9和纳米银茶叶生物碳滤料9-1。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例和一种以纳米银茶叶生物碳为滤料的便捷式净水杯具体操作方法说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点和功效。

如图1～5所示，本发明一种以纳米银茶叶生物碳为滤料的便捷式净水杯，包括杯盖1、水杯2、不锈钢真空保温层2-1、螺纹联结口3、手推式加压器4、手推式加压器手握横杆4-1、手推式加压器连接竖杆4-2、手推式加压器压板4-3、储水器5、滤网6、一级滤芯7、石英砂滤料7-1、二级滤芯8、麦饭石滤料8-1、三级滤芯9和纳米银茶叶生物碳滤料9-1；所述的一种以纳米银茶叶生物碳为滤料的便捷式净水杯组合顺序从上到下依次为手推式加压器4、储水器5、一级滤芯7、二级滤芯8、三级滤芯9和水杯主体2；所述的一种以纳米银茶叶生物碳为滤料的便捷式净水杯组合方式均采用旋转螺纹式联结3；所述的杯盖1和水杯2可用于日常生活中饮用水的使用；所述的水杯2设立有不锈钢真空保温层2-1；所述的手推式加压器4可拆卸为手推式加压器手握横杆4-1、手推式加压器连接竖杆4-2和手推式加压器压板4-3；所述的手推式加压器压板4-3外圈设有弹性密封圈4-4，能够起到密封效果；所述的储水器5与手推式加压器4直接进行组配，由于密封圈本身材料具有弹性，手推式加压器可以稳稳地固定在储水器中，对外来水源进行加压，提升净水的速度；所述的一级滤芯7、二级滤芯8和三级滤芯9上下面均设有滤网6，两层滤网中间分别放置固定各自对应的滤料(石英砂滤料7-1、麦饭石滤料8-1和纳米银茶叶生物碳滤料9-1)；所述的手推式加压器4可以拆卸为三个部分(手推式加压器手握横杆4-1、手推式加压器连接竖杆4-2和手推式加压器压板4-3)；所述的手推式加压器4中的杆件与压板均采用聚乙烯材质。

所述净水杯2及杯盖1采用陶瓷或不锈钢材质；所述储水器5的材料为有机玻璃材质；所述滤网6采用不锈钢或尼龙材质，筛孔尺寸为0.150mm，目数为100目；所述一级滤芯7、二级滤芯8和三级滤芯9外壳均采用聚乙烯材质。

如图1组合完毕的一种以纳米银茶叶生物碳为滤料的便捷式净水杯结构示意图所示，先将杯盖1旋开，再将三级滤芯9、二级滤芯8、一级滤芯7和储水器5依次通过旋转螺纹式联结，组合完成后对各部件的进行检验，防止在过滤净化的过程中出现脱落等情况。检验完毕后，将待过滤净化的水源通过储水器5进水口缓缓倒入，水源由于重力作用会慢慢通过一级滤芯7、二级滤芯8及三级滤芯9、最后滤液到达水杯2处，待装至所需饮水量便可将三级滤芯9以上部件与水杯2旋开，水杯中即存储下净化过后的滤液，可供人体直接饮用。如若觉得过滤净化速度过慢，将待过滤净化的水源通过储水器5倒入进水口后，再把手推式加压器4直接与储水器组配起来，如图1组合完毕的野外便携可拆卸式净水杯结构示意图所示，通过对手推式加压器横杆4-1手动施力，使加压器4带动压缩空气件在储水器5内由上至下地运动，由于密封圈4-4和水源的存在使得储水器5处于一个局部密闭的状态，从而带动水源加速往滤芯通过，这样便实现了快速将储水器5中的水净化过滤至水杯2的目的。

本实施例中，净水杯主要由水杯尺寸为半径3cm，高15cm的空心圆柱体、不锈钢真空保温层厚0.5cm、杯盖尺寸为半径3cm，高4cm的半空心圆柱体组合而成，均采用不锈钢材质；滤芯尺寸为半径3cm，高4cm的填充圆柱体，滤网半径为3cm，筛孔尺寸为0.150mm，目数为100目，各级滤芯分别填充相应的滤芯，滤芯外壳采用聚乙烯材质，滤网采用不锈钢材质；手推式加压器由手握横杆尺寸为半径1cm，高8cm的空心圆柱体、连接竖杆尺寸为半径1cm、高8cm的空心圆柱体和压板尺寸为半径3cm、高1cm的实心圆柱体(留有螺纹连接口)组合而成，均采用聚乙烯材质；储水器尺寸为半径3cm、高8cm的空心圆柱体(两边留有进、出水口)，采用有机玻璃材料制造。

实施例1

本实施例中，先制备本发明所需的关键滤料纳米银茶叶生物碳滤料，按照以下步骤进行制备：称取20g茶叶渣，自然风干3天；往管式炉预通氮气30min(排出管内氧气)，氮气速率为0.8m3/h，20分钟升温至500℃，保温60分钟；保持管式炉石英管的封闭状态，自然降温至室温后，即制得茶叶渣生物碳；称量茶叶渣生物碳的重量，计算平均产率分别为52％，并将茶叶渣生物碳放入密封瓶内避光干燥储存；

2、取10g茶叶渣生物碳先用1％盐酸浸泡8h(去除灰分)，然后用去离子水洗涤至pH中性(7.0)后，将其在105℃下干燥，粉碎后过100目分析筛，放入干燥器内备用。制备过程所用的溶液先用氮气吹气预处理10min；

3、将经氮气吹气处理过的25mL0.1mol/L的硝酸银溶液与10g生物炭倒入100mL的三口烧瓶中，通入氮气15min(去除溶解氧)，浸渍24h；取出浸渍后的生物碳，将残留的AgNO3溶液洗净，反复清洗直至洗涤液无Ag离子残留；将洗净后的生物碳放入100mL的三口烧瓶中，加入25ml 0.1mol/L NaBH4溶液，通入氮气15min(去除溶解氧)，浸渍24h；

4、取出浸渍后的生物碳，用去离子水和无水乙醇分别清洗三遍，在冷冻干燥机中，低温-35度环境下冷冻干燥4h，即得生物碳即为纳米银改性茶叶渣生物碳。

实施例2

本实施例中，在山脚下小溪处进行水样的采集，对采集回来的水样进行水质指标的测试工作(其中指标包括总大肠杆菌数和有害重金属如汞、镉、铅、铬、砷)，对所得指标浓度进行整理分析。再用本发明净水杯对所采集到的水样进行净化过滤，取水杯中净化过滤后的水样进行相同的水质指标实验测试，对所得指标浓度进行整理，并列出对比表进行分析。

根据表1可知，与原水水质对比，净化后的水质pH值略有回升，总大肠杆菌群为0，杀菌效果显著，即使是原水中有害重金属浓度本身较低，亦能起到一定的吸附固定重金属的作用，且净化后的水质完全达到直饮水水质标准(CJ94-1999)，因此可以放心安全地直接饮用，净化后将各级滤芯分别拆下来，将水杯杯盖盖上，即可将过滤净化后的水进行保存，以供下一次安全饮用。

表1

总大肠杆菌群：CFU/L；有害重金属：mg/L

实施例3

本实施例中，在某矿山区附近进行水样的采集，对采集回来的水样进行水质指标的测试工作(其中指标包括总大肠杆菌数和有害重金属如汞、镉、铅、铬、砷)，对所得指标浓度进行整理分析。再用本发明净水杯对所采集到的水样进行净化过滤，取水杯中净化过滤后的水样进行相同的水质指标实验测试，对所得指标浓度进行整理，并列出对比表进行分析。

根据表2可知，经过净水杯净化过滤后的水中总大肠杆菌群完全被杀死，高浓度有害重金属得到明显的吸附固定，浓度均大幅度下降，净化后的水质达到直饮水直饮水水质标准(CJ94-1999)，这说明即便是污染较严重水体，净水杯依旧能起到比较良好的净化效果，因此可以放心安全地直接饮用，净化后将各级滤芯分别拆下来，将水杯杯盖盖上，即可将过滤净化后的水进行保存，以供下一次安全饮用。

表2

总大肠杆菌群：CFU/L；有害重金属：mg/L

本发明组装操作简易、可节约成本、便于拆卸随身携带，随装随用，适用于多类环境，净化过滤效果显著，净化过滤速度较快，具有良好的经济性和实用性。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种以纳米银茶叶生物碳为滤料的便捷式净水杯，其特征在于，包括杯盖（1）、水杯（2）、不锈钢真空保温层（2-1）、螺纹联结口（3）、手推式加压器（4）、储水器（5）、滤网（6）、一级滤芯（7）、二级滤芯（8）和三级滤芯（9）；

所述便携式净水杯组合顺序从上到下依次为手推式加压器（4）、储水器（5）、一级滤芯（7）、二级滤芯（8）、三级滤芯（9）和水杯主体（2）；所述水杯（2）外表面设置有不锈钢真空保温层（2-1）；所述手推式加压器（4）由手推式加压器手握横杆（4-1）、手推式加压器连接竖杆（4-2）和手推式加压器压板（4-3）组成；所述的手推式加压器压板（4-3）外圈设有弹性密封圈（4-4）；所述的储水器（5）与手推式加压器（4）直接进行组配；所述一级滤芯（7）、二级滤芯（8）和三级滤芯（9）上下面均设有滤网（6）；所述的一级滤芯（7）采用石英砂滤料（7-1）；所述的二级滤芯（8）采用麦饭石滤料（8-1）；所述的三级滤芯（9）采用纳米银茶叶生物碳滤料（9-1）。

2.根据权利要求1所述的一种以纳米银茶叶生物碳为滤料的便捷式净水杯，其特征在于，所述手推式加压器手握横杆（4-1）、手推式加压器连接竖杆（4-2）、手推式加压器压板（4-3）均采用聚乙烯材质。

3.根据权利要求1所述的一种以纳米银茶叶生物碳为滤料的便捷式净水杯，其特征在于，所述净水杯（2）及杯盖（1）采用陶瓷或不锈钢材质；所述储水器（5）的材料为有机玻璃材质。

4.根据权利要求1所述的一种以纳米银茶叶生物碳为滤料的便捷式净水杯，其特征在于，所述滤网（6）采用不锈钢或尼龙材质，筛孔尺寸范围为0.150mm~0.0750mm，对应目数为100目~200目；所述一级滤芯（7）、二级滤芯（8）和三级滤芯（9）外壳均采用聚乙烯材质。